這個(gè)神奇的建筑,怎么自帶“冬暖夏涼buff” ?
有一種建筑,不需要空調(diào)和暖氣就能夠?qū)崿F(xiàn)冬暖夏涼。聽(tīng)起來(lái)是不是很神奇?
這種自帶“冬暖夏涼buff”的房子被稱(chēng)為被動(dòng)式建筑,和普通建筑相比,更綠色低碳。
一、冬暖夏涼的奧秘
被動(dòng)式建筑不是哈爾的可移動(dòng)“城堡”,而是一種新型低碳節(jié)能建筑,不依賴(lài)傳統(tǒng)能源,就能全部或部分滿(mǎn)足室內(nèi)供暖、供冷及采光等需求,實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)恒溫、恒濕、恒氧等環(huán)境指標(biāo)。如果把傳統(tǒng)“主動(dòng)式”建筑比作“玻璃瓶”,保持其內(nèi)部恒溫需要主動(dòng)進(jìn)行升溫或者降溫,這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗能源。那么,被動(dòng)式建筑就像“保溫瓶”,無(wú)論外界是炎熱的夏季還是寒冷的冬季,其內(nèi)部都能保持恒定的溫度。
為什么被動(dòng)式建筑這么神奇?一是無(wú)熱橋設(shè)計(jì)理念使被動(dòng)式建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)克服了普通建筑熱損失較大的“弱點(diǎn)”。圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能和氣密性較好,采用新型保溫隔熱材料、高性能保溫墻體、高性能多層節(jié)能玻璃等措施,被動(dòng)式建筑像穿了一層密封好的厚厚棉衣,大大降低了傳熱系數(shù)。二是采用自然通風(fēng)和采光等被動(dòng)式技術(shù),充分利用可再生能源,建筑擺脫了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)。三是高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)往室內(nèi)輸送新鮮空氣,提高了能源利用率的同時(shí)保障了室內(nèi)空氣品質(zhì)。
圖1 被動(dòng)式建筑“黑科技”
二、“被動(dòng)房”的起源和發(fā)展
被動(dòng)式建筑技術(shù)有很古老的歷史,比如,有著厚厚的墻壁和屋頂?shù)母G洞,保溫、隔熱性能良好,冬暖夏涼。“被動(dòng)房”(Passive House)的概念從德國(guó)20世紀(jì)80年代低能耗建筑理念基礎(chǔ)上建立起來(lái),由德國(guó)被動(dòng)式房屋研究所(PHI)和瑞典隆德大學(xué)的科研人員提出,其特點(diǎn)在于不用主動(dòng)的采暖和空調(diào)系統(tǒng)就可以維持舒適室內(nèi)熱環(huán)境。1991年第一座“被動(dòng)房”在德國(guó)達(dá)姆施塔特建成,其他國(guó)家也陸續(xù)推出了本土被動(dòng)式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及啟動(dòng)了“被動(dòng)房”建設(shè)工程。
我國(guó)第一座被認(rèn)證為“被動(dòng)房”的建筑是2010年上海世博會(huì)“漢堡之家”。“漢堡之家”建筑面積3150m2,高約18米,外觀像四個(gè)打開(kāi)并組合在一起的紅色“抽屜”。建筑外立面采用高隔熱隔音、強(qiáng)密封性的建材,屋頂安裝約450m2的光伏發(fā)電設(shè)備,采用具備制冷、除濕、熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng),并通過(guò)地源熱泵系統(tǒng)制冷供暖。一系列節(jié)能新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用,使得建筑幾乎無(wú)需主動(dòng)供應(yīng)能量,卻能讓室內(nèi)人員感覺(jué)四季如春。
圖2 “漢堡之家”建筑外觀
科技館里的“被動(dòng)房”展品
隨著被動(dòng)式建筑以及其中新技術(shù)的推廣,相關(guān)科普展品、展覽也逐漸興起。例如,中國(guó)科學(xué)技術(shù)館4層挑戰(zhàn)與未來(lái)展廳“綠色之家”展品就是一個(gè)“被動(dòng)房”。游客不僅可以看到這座超低能耗住宅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及節(jié)能技術(shù),而且可以通過(guò)“建造節(jié)能房屋游戲”親自設(shè)計(jì)不同能耗的住宅。選擇節(jié)能效果不同的墻體、屋頂、窗戶(hù)、地板、照明系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成游客設(shè)計(jì)的住宅,并判斷住宅是節(jié)能型還是非節(jié)能型。
圖3 “綠色之家”展品
四、未來(lái)的“低碳建筑”
建筑可持續(xù)問(wèn)題本質(zhì)是能源問(wèn)題,直觀體現(xiàn)在舒適、健康以及高效的建筑熱環(huán)境中。被動(dòng)式建筑技術(shù)挖掘了建筑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的新方向,既兼顧了建筑低碳節(jié)能,也優(yōu)化了室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。發(fā)展被動(dòng)式超低能耗建筑是未來(lái)建筑節(jié)能降碳的重要方向,也是推動(dòng)區(qū)域能源轉(zhuǎn)型和推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和的重要方式。當(dāng)然,由于“被動(dòng)房”建筑和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)外引進(jìn),它在我國(guó)的發(fā)展要兼顧當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和建設(shè)成本、建筑及材料技術(shù)、氣候特點(diǎn)、人們居住習(xí)慣、室內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等,比如不同氣候區(qū)的差異導(dǎo)致了較難實(shí)施統(tǒng)一的被動(dòng)式建筑能耗指標(biāo)。研究如何利用“被動(dòng)房”技術(shù)原理,因地制宜進(jìn)行屬地化建筑設(shè)計(jì)、探索實(shí)踐及創(chuàng)新升級(jí),對(duì)被動(dòng)式建筑在我國(guó)的發(fā)展有重大意義。
作者:王文淵,中國(guó)科學(xué)技術(shù)館,助理研究員
審核專(zhuān)家:王祎,北京市建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,高級(jí)工程師
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